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2023-02-15
Das Drittgenerations- Halbleitermaterial hat materielle Leistungsvorteile, die nicht mit Silikonmaterialien verglichen werden können. Urteilend von den Eigenschaften der Bandbreite, der Wärmeleitfähigkeit, des elektrischen Feldes des Zusammenbruches und anderer Eigenschaften, die die Leistung des Gerätes bestimmen, ist der Drittgenerations- Halbleiter besser als der von Silikonmaterialien. Deshalb kann die Einleitung des Drittgenerations- Halbleiters die Mängel von Silikonmaterialien gut heute lösen und das Gerät verbessern. Wärmeableitung, Leitungsverlust, hohe Temperatur, bekannt Hochfrequenz und andere Eigenschaften als neue Maschine in den Optoelektronik- und Mikroelektronikindustrien.
Unter ihnen hat GaN breite Anwendung und wird als eins der wichtigsten Halbleitermaterialien nach Silikon betrachtet. Zur Zeit verglichen mit den Silikon-ansässigen Starkstromgeräten, die weitverbreitet sind, haben GaN-Starkstromgeräte höhere kritische elektrische Feldstärke, senken Offenzustandswiderstand und schnellere Schaltfrequenz, die höhere System-Leistungsfähigkeit und -arbeit bei hohen Temperaturen erzielen kann.
Schwierigkeiten der homogenen Epitaxie
Als Substrat ist GaN natürlich das passendste Substratmaterial für das Wachsen als Epitaxial- Film GaN. Homogene Epitaxie kann das Problem der Gitterfehlanpassung grundlegend lösen und thermische Fehlanpassung traf unter Anwendung von heterogenen Substratmaterialien an, setzt den Druck herab, der durch Unterschiede in den Eigenschaften zwischen Materialien während des Wachstumsprozesses verursacht wurde und kann eine hochwertige Epitaxial- Schicht GaN wachsen, die nicht mit dem heterogenen Substrat verglichen werden kann. Zum Beispiel können Epitaxial- Blätter des hochwertigen Galliumnitrids mit Galliumnitrid als Substrat gewachsen werden. Die interne Defektdichte kann auf ein-tausendster des Epitaxial- Blattes mit Saphirsubstrat verringert werden, das die Grenzschichttemperatur von LED effektiv verringern und die Helligkeit pro Einheitsbereich bis zum mehr als 10mal erhöhen kann.
GaN wurde zuerst 1932 synthetisiert, als Galliumnitrid von NH3 und vom reinen Metall GA synthetisiert wurde. Seit damals obgleich es viele positiven Untersuchungen über monokristalline Materialien des Galliumnitrids, weil GaN nicht mit Atmosphärendruck geschmolzen werden kann, es wird zerlegt in GA und in N2 an der hohen Temperatur und in den Aufspaltungsdruck an seinem Schmelzpunkt gegeben hat (2300°C) ist so hoch wie 6GPa. Es ist schwierig für die gegenwärtige Wachstumsausrüstung, solchem Hochdruck am GaN-Schmelzpunkt zu widerstehen. Deshalb kann die traditionelle Schmelzmethode nicht für das Wachstum von GaN-Monokristallen angewendet werden, so heterogene Epitaxie kann auf anderen Substraten nur vorgewählt werden. Zur Zeit basieren GaN-ansässige Geräte hauptsächlich auf den heterogenen Substraten (Silikon, Silikonkarbid, Saphir, etc.) und machen die Entwicklung von einzelnen Kristallsubstraten GaN und homogene Epitaxial- Geräte sind die Anwendung von heterogenen Epitaxial- Geräten im Rückstand.
Einige Substratmaterialien
Saphir
Saphir (Αal2O3), alias Korund, ist das Handels- benutzte LED-Substratmaterial und besetzt einen großen Anteil des LED-Substratmarktes. Im frühen Gebrauch reflektiert das Saphirsubstrat seine einzigartigen Vorteile. Der GaN-Film, der gewachsen wird, ist mit der Versetzungsdichte des Filmes vergleichbar, der sic auf dem Substrat gewachsen wird, und der Saphir wird durch Schmelztechnologie gewachsen. Der Prozess ist reifer. Er kann einen preiswerteren, großeren und hochwertigen einzelnen Kristall erreichen, der für industrielle Entwicklung passend ist. Deshalb ist es das früheste und weitverbreitetste Substratmaterial in der LED-Industrie.
Silikonkarbid
Silikonkarbid ist ein Halbleitermaterial der Gruppe IV-IV, das z.Z. ein zweites einziges Substratmaterial des Saphirs LED im Marktanteil ist. Hat sic eine Vielzahl von Kristallarten, die in drei Kategorien unterteilt werden können: Kubik- (wie 3C-SiC), sechseckig (wie 4H-SiC) und Diamant (wie 15R-SiC). Die meisten Kristalle sind 3C, 4H und 6H, von denen 4H und 6H-SiC hauptsächlich als GaN-Substrate verwendet werden.
Silikonkarbid ist für Sein ein LED-Substrat sehr passend. Jedoch wegen des hochwertigen Wachstums, ist großer sic einzelner Kristall schwierig und ist sic eine Sandwich-Struktur, die zum cleate einfach ist, und die Bearbeitungsleistung ist arm. Es ist einfach, Schrittdefekte auf der Substratoberfläche vorzustellen, die die Qualität der Epitaxial- Schicht beeinflußt. Der Preis sic des Substrates der selben Größe ist dutzende Male der des Saphirsubstrates, und der hohe Preis begrenzt seine umfangreiche Anwendung.
Monokristallines Silikon
Silikonmaterial ist das weitverbreitetste und reifste Halbleitermaterial zur Zeit. Wegen der hohen Reife der monokristallinen Silikonmaterial-Wachstumstechnologie, ist es einfach, preiswertes, großes (6-12 Zoll) und hochwertiges Substrat zu erhalten, das die Kosten von LED groß verringern kann. Außerdem weil das Silikon, das monokristallin ist, auf dem Gebiet von Mikroelektronik weitverbreitet gewesen ist, kann die direkte Integration von LED-Chips und -integrierten Schaltungen verwirklicht werden, indem man monokristallines Silikonsubstrat verwendet, das zur Miniaturisierung von LED-Geräten förderlich ist. Darüber hinaus verglichen mit dem weitverbreitetsten LED-Substrat, hat Saphir, monokristallines Silikon etwas Vorteile in der Leistung: hohe Wärmeleitfähigkeit, gute elektrische Leitfähigkeit, vertikale Strukturen kann vorbereitet werden, und ist für starke LED-Vorbereitung passender.
Zusammenfassung
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